工业内窥镜的视频图像采集与处理系统实现

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1、工业内窥镜的视频图像采集与处理系统实现2004年7月农机化研究第4期胡贻荟(浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，浙江杭州31002刀［摘要］工业内窥镜视频图象采集系统，是通过专用的视频图像采集卡将内窥镜图像输入计算机，并实现了视频图象的实时显示、处理和保存。为此，对系统实现中的若干问题进行了讨论和说明。［关键词］计算机应用；视频图像采集；应用；显示模式；图象存贮；色键［中图分类号］TP391.41［文献标识码］A［文章编号］1003—188X(2004)04—00175—03工业内窥镜可用于高温、有毒、核辐射及人眼无法直接观察到的场所的

2、检查和观察。对于内燃机、航空发动机、管道、机械零件等，可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下，实现无损检测。工业内窥镜还可与照相机、摄像机或电子计算机耦接，组成照相、摄像和图像处理系统，从而进行视场目标的监视、记录、贮存和图象分析［1］色、黑口采集两用；实时对动态视频图象进行亮度、对比度、色度、饱和度以及画面大小比例的调节；外触发采集功能；多视频源切换显示;手动和自动采集图像；实现mask色键功能。1.3系统原理(1)视频采集。视频采集是将视频信号转换成PC机可以使用的数字格式。专业视频图像采集卡是将视频信号经过A/D转换后，经过

3、PCI总线实时传到内存进行处理同时在PC显示器上显示，视频率原理图如图2所示。图2视频卡原理图O传统的内窥镜图像一口形成，影像质量不易改变，当质量达不到耍求时很难处理。釆集后图像的保存、存贮和传输也会遇到很多不便。本系统将计算机视频采集与处理技术与工业内窥镜相结合，利用计算机丰富的软硬件资源，突破了传统内窥镜的限制，实现了传统的内窥镜向数字化模式的转化。1系统概述1.1系统连接为了使计算机能得到内窥镜图像，必须利用数字图像采集系统将图像输入计算机。本系统以PC机作为数据采集平台，将视频信号经内窥镜监视器的视频输出端口（复合视频端口或S端

4、子）输出，通过视频图像采集卡将视频信号采入计算机，然后对所采集的数据进行处理和保存⑵。系统连接图如图1所示。1.2系统功能本系统实现的基本功能为：支持不同制式视频信号输入；能够调整图像采集显示分辨率;可真彩本系统采用的视频图象采集卡中，从电视监视器过來的视频信号（允许多路信号）经视频连接线送入VideoO-VideoX屮的一路，多路选择器根据PC送来的指令选择其中需要的一路信号，经A/D转换，量化成数字信号，经PCI接口，送入PC的内存，同时在PC的显示器上实时显示。视频采集卡借用了PC的内存，图象处理运算在主机内存中进行，处理速度较咼

5、⑶。(1)采集和存贮。明确图象的采集、存贮、显示之间的关系，是理解整个系统工作原理的重点，其基本结构如图3所示。图SampleRect为A/D采样空间的大小，其输出可以进行硬件比例变换。由图象采集卡的硬件所图1系统连接图［收稿H期］2003-03-02［作者简介］胡贻荟(1978-),女，湖北黄陂人，在读硕士，主要研究方向为数字视频数字高频处理。・175・2004年7月农机化研究第4期决定，系统对它不能调节。VideoRect为硬件比例变换的输出，是系统实际得到图像的象素数目，取决于硬件比例变换，它和SampleRect可以相同或缩小。

6、OverlayRect：是PC显示器上看到的图象范围。CaptureRect：采到内存的一帧图像的大小。CaptureRect和OverlayRect的是任意可变的，但它们的大小实际上是由VideoRect所控制。在系统中，CaptureRect>OverlayRect和VideoRect是相同的。由于PCI总线为32bit,所以这些窗口的象素宽度应是4的倍数。当前帧的方法使显示画面连贯。本系统可以实现黑白8bit、彩色16bit和24bit等3种模式的图像采集。但是，这个采样的位数主要是对CaptureRect来说的，VideoRec

7、t中的图像数据忠于原视频信号的像素比特位，而在Overlay显示模式中，只有OverlayRect忠T*VideoRect屮送来的图象数据，CaptureRect忠于采样的模式。2系统实现用户开辟内存缓冲区，独立于系统运行。系统流程图如图4所示，各种初始化参数则通过程序修改系统注册表完成。图4系统程序流程图图3采集、显示、存贮对照在本系统中，最多可以采集到的图象为768X576,即VideoRect和CaptureRect可以最大达到的象素数目。OverlayRect在此基础上可以缩放,但是这样的缩放只在PC显示器上表现，与实际采集的像

8、素数冃无关。图像采集卡所采集的每帧图象数据存放在PC的内存中，用来存放图像数据的内存大小由用户自定义，内存一经开辟就被锁定。每次可以采集并存放到内存中的总帧数是不固定的，如用户开辟了16M的内存，所采集的图